多体系统动力学基本理论.doc

多体系统动力学基本理论 多体系统动力学是机械系统动力学分析的一个重要分支，旨在研究由多个物体通过运动副连接的复杂机械系统的动力学行为。多体系统动力学的核心问题是建模和求解问题，通过对多体系统的研究，可以对其进行精准的动力学分析和仿真，为机械系统设计、优化和控制提供了强有力的理论基础。 多体系统动力学的研究始于20世纪60年代，初期主要集中在多刚体系统的研究上，后来逐渐扩展到多柔体系统的研究领域。多体系统动力学的研究内容包括多刚体系统的自动建模、数值求解和刚性问题解决等几个方面。多体系统动力学的发展离不开计算机技术的支持，计算机辅助工程（CAE）技术的应用是多体系统动力学研究的重要内容之一。 多体系统是指由多个物体通过运动副连接的复杂机械系统，研究多体系统动力学的目的是应用计算机技术进行复杂机械系统的动力学分析和仿真。多体系统动力学是基于经典力学理论的，经历了多刚体系统动力学和计算多体系统动力学两个发展阶段，目前已趋于成熟。 多刚体系统动力学是基于经典力学理论的，研究的对象是多个刚体组成的复杂系统的运动学和动力学分析。多刚体系统动力学建立适宜于计算机程序求解的数学模型，并寻求高效、稳定的数值求解方法。多刚体系统动力学的发展经历了牛顿、欧拉、拉格朗日、达朗贝尔等科学家的贡献，形成了经典力学中的牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程和虚功原理等重要概念。 在20世纪60年代初期，罗伯森和维滕堡提出了罗伯森-维滕堡（R/W）方法，这种方法的主要特点是利用图论的概念及数学工具描述多刚体系统的结构，以邻接刚体之间的相对位移作为广义坐标，导出适合于任意多刚体系统的普遍形式动力学方程。凯恩（Kane）方法、旋量方法和变分方法等也是多刚体系统动力学研究中的重要方法。 通过学习多体系统动力学的基本理论，可以对多体系统动力学的基本理论有较深入的了解，为具体软件的学习打下良好的理论基础。同时，多体系统动力学的研究也为机械系统设计、优化和控制提供了强有力的理论基础。